Aula 12 Fermentao descontnua alimentada

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Fermentação descontínua-alimentada
(Processo em batelada-alimentada) 
Disciplina: Engenharia Bioquímica
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FERMENTADOR EM BATELADA ALIMENTADA
Esse tipo de reator e utilizado quando se deseja efetuar um certo controle sobre a velocidade específica de crescimento do micro-organismo ou efetuar um controle da concentração dos nutrientes no interior do reator.
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FERMENTADOR EM BATELADA ALIMENTADA
	O controle pode ser realizado manipulando-se a oferta de substrato (FS0 ) ao fermentador. Isso pode ser feito de várias formas, entre elas:
	(1) mantendo-se S0 e F constantes;
	(2) mantendo-se S0 constante e variando F;
	(3) A adição do mosto pode ser de forma contínua ou 	intermitente;
	(4) A mudança de volume pode ou não ocorrer, dependendo da 	concentração de substrato e da taxa de evaporação do sistema;
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Minimização dos efeitos do controle do metabolismo celular 
	Para que um micro-organismo tenha sua sobrevivência garantida no meio, ele tem necessariamente de ser eficiente, não deve desperdiçar energia;
	Portanto, dispõe de mecanismos regulatórios em seu metabolismo, que previnem que não haja superprodução de um determinado produto ou síntese de uma enzima desnecessária, entre outros;
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Minimização dos efeitos do controle do metabolismo celular 
	Repressão catabólica  glicose ou outras fontes de carbono rapidamente metabolizáveis reprimem a expressão de enzimas relacionadas ao metabolismo de outras fontes de carbono;
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Minimização dos efeitos do controle do metabolismo celular 
	Indução  os genes que codificam a síntese de enzimas induzidas estão reprimidos e, em presença de um substrato ou indutor, são induzidos à liberar a síntese da respectiva enzima;
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Prevenção da inibição por substratos ou precursores
	Qualquer fonte nutriente pode se tornar inibitória, dependendo de sua concentração no meio, do micro-organismo e das condições de fermentação;
	O controle da vazão de alimentação permite que se evite o trabalho em condições inibitórias, melhorando a produtividade e/ou rendimento desses processos fermentativos;
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Minimização da formação de produtos de metabolismo tóxicos
	O controle da velocidade de fornecimento de substrato ao sistema permite que se mantenha a velocidade de crescimento celular em intervalos desejados e/ou minimize a formação de produtos tóxicos para as células;	
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Superação de problemas frequentes de estabilidade em processo contínuo
	Contaminação, mutação e instabilidade são algumas dificuldades de manter estável um processo contínuo;
	Assim, utiliza-se o processo descontínuo alimentado com a finalidade de superá-las;	
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Aplicações do processo em batelada alimentada
Estudo de cinética de processos fermentativos
	Permite a manutenção de baixos níveis de substrato por longo período de tempo, que é favorável à estimação de parâmetros cinéticos;	
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para as células
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para as células
Variação de volume na dorna
 deve-se exclusivamente à alimentação
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para as células
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para substrato
Concentração de substrato no mosto
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para substrato
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para substrato
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para produto
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Cinética do processo em batelada alimentada
Modelo para produto
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Em uma produção de penicilina em um biorreator batelada alimentada inicia-se com um volume Vi=10.000L; células Xi=10g/L e concentração de penicilina de 0,1g/L. A operação é realizada à vazão constante F=100L/h por 100 horas. A concentração de substrato no meio de alimentação é So=40g/L e no meio fermentativo é praticamente nula (S=0). 
Calcular: 
a) Concentração final de células (X) e de penicilina (P);
b) A produção e a produtividade de penicilina, sabendo-se que o tempo de preparo do fermentador é de 10h (tempo morto).
Dados: µp=0,01h-1 Yx/s=0,15gx/gs